package com.zjj.lbw.interview.graph;

import java.util.Deque;
import java.util.LinkedList;

/**
 * @author zhanglei.zjj
 * @description 省份数量
 * 有 n 个城市，其中一些彼此相连，另一些没有相连。如果城市 a 与城市 b 直接相连，且城市 b 与城市 c
 * 直接相连，那么城市 a 与城市 c 间接相连。
 * 省份 是一组直接或间接相连的城市，组内不含其他没有相连的城市。
 * 给你一个 n x n 的矩阵 isConnected ，其中 isConnected[i][j] = 1 表示第 i 个城市和第 j 个城市直接相
 * 连，而 isConnected[i][j] = 0 表示二者不直接相连。
 * 返回矩阵中 省份 的数量。
 * 亲戚问题、朋友圈问题
 * @date 2023/9/6 16:08
 */
public class GroupMerge {
    /**
     * 深度优先搜索实现
     * @param isConnected
     * @return
     */
    public static int getProvince1(int[][] isConnected) {
        int cities = 0;
        if (isConnected == null || (cities = isConnected.length) == 0) {
            return 0;
        }

        // 省份数量
        int provinces = 0;
        // 一个打标记的数组
        boolean[] flag = new boolean[cities];
        for (int i = 0; i < isConnected.length; i++) {
            // 当前城市没有遍历过，就以该城市为起点进行深度优先搜索，和该城市不管直接还是间接相连的城市都打上标记
            // 说明这些城市已经有归属省份了，不用再遍历
            if (!flag[i]) {
                dfs(i, isConnected, flag);
                provinces++;
            }
        }

        return provinces;
    }

    private static void dfs(int i, int[][] isConnected, boolean[] flag) {
        // 查找和当前市相连的城市，深度遍历，每一个都查找到最大深度
        for (int j = 0; j < isConnected.length; j++) {
            if (isConnected[i][j] == 1 && !flag[j]) {
                flag[j] = true;
                dfs(j, isConnected, flag);
            }
        }
    }

    /**
     * 广度优先搜索实现
     * @param isConnected
     * @return
     */
    public static int getProvince2(int[][] isConnected) {
        int cities = 0;
        if (isConnected == null || (cities = isConnected.length) == 0) {
            return 0;
        }

        Deque<Integer> queue = new LinkedList<>();
        boolean[] flag = new boolean[cities];
        int province = 0;
        for (int i = 0; i < cities; i++) {
//            if (!flag[i]) {
//                queue.offer(i);
//                while (!queue.isEmpty()) {
//                    Integer item = queue.poll();
//                    flag[item] = true;
//                    for (int j = 0; j < cities; j++) {
//                        if (isConnected[i][j] == 1 && !flag[j]) {
//                            queue.offer(j);
//                        }
//                    }
//                }
//                province++;
//            }

            if (!flag[i]) {
                flag[i] = true;
                for (int j = 0; j < cities; j++) {
                    if (isConnected[i][j] == 1 && !flag[j]) {
                        flag[j] = true;
                    }
                }
                province++;
            }
        }

        return province;
    }

    public static int mergeFind(int[][] isConnected) {
        int cities = 0;
        if (isConnected == null || (cities = isConnected.length) == 0) {
            return 0;
        }

        // 定义并查集数组
        // 并查集元素对应父节点 数组，下标为城市对应数组下标，值为所属的父节点
        int[] head = new int[cities];
        // 并查集元素对应父节点高度 数组
        int[] level = new int[cities];

        // 初始化并查集
        for (int i = 0; i < cities; i++) {
            // 初始化 每个元素都独立成树，高度自然是1
            head[i] = i;
            level[i] = 1;

            for (int j = 0; j < cities; j++) {
                if (isConnected[i][j] == 1 && i != j) {
                    merge(i, j, head, level);
                }
            }
        }

        int province = 0;
        // 查找并查集，找到省份数量
        for (int k = 0; k < head.length; k++) {
            if (head[k] == k) {
                province++;
            }
        }
        return province;
    }

    private static void merge(int i, int j, int[] head, int[] level) {
        int parentI = find(i, head);
        int parentJ = find(j, head);

        // 合并是把 小树往大树合并，因为这样可以降低树的高度，只有两树相等时候合并树高才需要加1
        if (level[parentI] <= level[parentJ]) {
            head[parentI] = parentJ;
        } else {
            head[parentJ] = parentI;
        }
        if (level[parentI] == parentJ) {
            level[parentJ] += 1;
        }
    }

    private static int find(int j, int[] head) {
        if (head[j] == j) {
            return j;
        }

        // 递归查找，并做指针压缩
        head[j] = find(head[j], head);

        return head[j];
    }


    public static void main(String[] args) {
        int[][] arr1 = new int[][] {{1, 1, 0}, {1, 1, 0}, {0, 0, 1}};
        int[][] arr2 = new int[][] {{1, 0, 0}, {0, 1, 0}, {0, 0, 1}};
        System.out.println(getProvince1(arr1));
        System.out.println(getProvince1(arr2));

        System.out.println(getProvince2(arr1));
        System.out.println(getProvince2(arr2));

        System.out.println(mergeFind(arr1));
        System.out.println(mergeFind(arr2));
    }
}
